含有纳米碳管的电解液添加剂制造技术

一种含有纳米碳管的电解液添加剂，包含有水、预定的重量百分比的纳米碳管及二氧化硅，其中该纳米碳管介于０．１至３０重量百分比之间，而该二氧化硅介于０．１至４０重量百分比之间，此重量百分比是以水的重量为１００％计算。该纳米碳管与二氧化硅均匀混合于该水中，而形成一含有纳米碳管的添加剂，该电解液添加剂可经过稀释后添加至铅酸电池的电解液中。该电解液添加剂在添加至该铅酸电池中时，还添加有预定浓度的硫酸作为添加材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种用于铅酸电池的电解液，特别是关于一种含有纳米碳管及二氧化硅的电解液。
技术介绍
查电池大都是由阴、阳电极、电解质及外壳所组成，其中，阴极是用以获得较高性能，阳极是用以增加进行反应的表面积，电解质一般亦称为电解液。电解液在电池中的阴阳极发生了氧化还原反应后，电子通过外部线路传递而产生电流，在内部带电离子则是通过电解液在阴阳极之间传递，因此采用一个好的电解液可使阴阳极的放电更有效率。而在电解液材料的选择上，必须具有不与电极的活性物质发生反应、具有高介电常数、低黏度以提高离子导电度、具有高沸点、低熔点以增广电池的操作温度范围以及本身的性质稳定等特性。且电池的内阻决定于电极板的电阻与离子流的阻抗，在充、放电过程中，电极板的阻抗是不变的，但是，离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而有所变化。铅酸电池中电解液采用硫酸溶液，一般电解液中是以选用硫酸密度1.1g/ml至1.6g/ml溶液，换算为硫酸的重量百分比系介于16至70重量百分比之间。铅酸电池又可分为一般非胶体电池与胶体电池，而胶体电池比较不会渗出硫酸电解液，具有环保的优势。一般非胶体电池与胶体电池两者的差异，就在于胶体电池的电解液中含有约3重量百分比以上的二氧化-->硅，此浓度的二氧化硅在硫酸溶液中会形成胶体，故称为胶体电池。二氧化硅在硫酸溶液中是否会形成胶体，除了二氧化硅的重量百分比外，也取决于硫酸溶液中的酸浓度与温度，以及所使用二氧化硅的种类与特性。纳米碳管为纳米级的管状物质，是二十一世纪纳米科技的代表材料之一，由于该特殊的结构，使其具有非常优异且独特的机械、电子、光电、热传导和化学等特性，使得它具有许多潜在的用途，且近年来已快速推广至各个不同的领域。在电池相关领域中，纳米碳管最广泛的应用是用在各种电池的电极，例如美国专利7,029,796、7,029,794、6,703,163、6,440,610与中国台湾专利号1232607以及WO2005022666将纳米碳管用于锂电池的电极；美国专利6,706,431纳米碳管用于燃料电池的电极；中国台湾专利号1241029将纳米碳管用于太阳电池的电极；中国台湾专利号1236779将纳米碳管用于镍氢电池的电极；中国专利公开号CN1505186与美国专利公开号US2005181282将纳米碳管用于铅酸电池的正负极。美国专利6,917,181揭示一种电源供应器，其中使用了电极上带有纳米碳管的电池。美国专利6,805,985也揭示一种使用纳米碳管作为燃料电池的储氢材料。美国专利6,781,817揭示一种电极上带有纳米碳管的电容器。美国专利6,454,816将纳米碳管用于超级电容的电极。纳米碳管在电池电解液中的相关应用，是目前较少被注意的领域。中国专利公开号CN1505191(授权公开号CN 1219336C，专利号ZL02144681.4)揭示一种适合用于加入铅酸蓄电池电解液中的，内含纳米碳质材料与分散剂的水性添加剂，其中纳米碳质材料与分散剂的比为100∶10-100∶60。经换算得知，该添加剂中一维纳米碳质材料占电解液重量比的0.63-45.5％。将该添加剂加入铅酸蓄电池中，可提高铅酸蓄电池的活性物质利用率，但仅仅使铅酸蓄电池的充电容量提高7.7％(由3.9Ah提高到4.2Ah)。但在该专利中对电池的充电容量的提升并不够高，产业上仍须-->要有更高提升效果的电解液。且该专利技术未提供大电流快速充电的功效。另外，使用非纳米碳管的碳材加入电池的电解液中，也有一些相关的专利。例如中国专利公开号CN1440087揭示一种碳粉颗粒为15nm以下的铅酸蓄电池碳活化剂，其中碳粉颗粒是由电解氧化法制造。将纯度大于99.5％的石墨碳板块，采用直流电源，电解氧化所制成5-15nm的碳活化剂液体及烘干后的干粉颗粒。将该碳活化剂加入全新的铅酸电池内，可使用蓄电池的放电量增加19％(由84分钟增加到100分钟)。但是，该案所使用的材料为球状碳粉颗粒，与纳米碳管的长条且中空的管状结构大不相同。且该球状碳粉的结构的直径为5-15nm，而纳米碳管的尺寸为直径0.5-100nm，长度0.3-50μm，且纳米碳管具有极佳的导电性与特殊的纳米级管状结构，可促进离子在电解液中的移动速率。另外，该专利在摘要中虽提到可以提供大电流充电与放电的效果，但并无任何数据可供左证该活化剂确实有此效果。中国专利公开号CN1697236揭示一种使用于阀控式密封铅酸蓄电池的带有纳米碳的电解液，内含磷酸和纳米碳材料，其中磷酸占电解液0.5-0.9重量百分比，纳米碳材料占电解液重量百分比的1-7％；该电解液可增加电池的放电容量与使用寿命，但该案并未提及纳米碳管。同时，在该篇专利中纳米碳材料的浓度属于一般公知的浓度范围，即1重量百分比以上，远高于本专利技术中所发现的有良效的纳米碳管低浓度，即0.1重量百分比(1000ppm)以下。以上各篇专利的全文在此并入参考文献。传统电池的电解液其组成材料以及本身的浓度皆会影响电池本身的效能，而传统电解液极容易形成硫酸浓度梯度，而硫酸浓度梯度的产生会使电解液中的硫酸分布不均匀，且会降低电解液中离子移动的速度，因此会直接影响电解液本身的导电性，更会影响电池的导电效能。因为纳米碳管的分散混合须要较长时间(20-30小时)的搅拌混合，在实际应用的考虑上，宜先采用较高浓度将纳米碳管与二氧化硅混合配制成良-->好分散悬浮的添加剂，使用前再稀释且加入硫酸使达到有效的低浓度纳米碳管电解液使用，如此可发挥节省搅拌混合时间，及降低纳米碳管电解液储存运送体积的经济利益。
技术实现思路
本专利技术的目的提在于供一种可添加至铅酸电池中的含有纳米碳管的浓缩添加剂，该浓缩添加剂在添加至铅酸电池中时，先经稀释过程，以使该浓缩电解液成为选定铅酸电池适合使用的电解液。本专利技术的另一目的在于提供一种含有纳米碳管与二氧化硅混合配制成良好分散悬浮的电解液添加剂，该电解液添加剂可添加至铅酸电池的电解液中。本专利技术的另一目的在于提供一种含有纳米碳管与二氧化硅混合配制成的电解液添加剂，该电解液添加剂可经过稀释而添加至铅酸电池的电解液中。为实现上述目的，本专利技术将水混合预定的重量百分比的纳米碳管及二氧化硅，该纳米碳管与二氧化硅混合配制成良好分散悬浮的含纳米碳管添加剂。该添加剂于使用时，可经简易的加水稀释过程至一预定浓度后成为电解液添加剂，可供填充于铅酸电池的电解液中。本专利技术的较佳实施例中，该电解液添加剂在添加至该铅酸电池中时，亦可视需要添加有预定浓度的硫酸作为添加材料，使达到有效的低浓度纳米碳管电解液使用。详细地说，本专利技术提供的含有纳米碳管的电解液添加剂，包含有：一水；一纳米碳管，该纳米碳管具有一预定的重量百分比，该预定的重量百分比介于0.1至30重量百分比之间，此重量百分比是以水的重量为100％计算；-->一种二氧化硅，其具有一预定的重量百分比，该预定的重量百分比介于0.1至40重量百分比之间，此重量百分比是以水的重量为100％计算；该纳米碳管与二氧化硅均匀混合于该水中，而形成一含有纳米碳管的添加剂，该电解液添加剂可经过稀释后添加至铅酸电池的电解液中。所述的含有纳米碳管的电解液添加剂，其中，该电解液添加剂在添加至该铅酸电池中时，还添加有预定浓度的硫酸作为添加材料而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有纳米碳管的电解液添加剂，包含有：一水；一纳米碳管，该纳米碳管具有一预定的重量百分比，该预定的重量百分比介于０．１至３０重量百分比之间，此重量百分比是以水的重量为１００％计算；一种二氧化硅，其具有一预定的重量百 分比，该预定的重量百分比介于０．１至４０重量百分比之间，此重量百分比是以水的重量为１００％计算；该纳米碳管与二氧化硅均匀混合于该水中，而形成一含有纳米碳管的添加剂，该电解液添加剂可经过稀释后添加至铅酸电池的电解液中。

【技术特征摘要】
1.一种含有纳米碳管的电解液添加剂，包含有：一水；一纳米碳管，该纳米碳管具有一预定的重量百分比，该预定的重量百分比介于0.1至30重量百分比之间，此重量百分比是以水的重量为100％计算；一种二氧化硅，其具有一预定的重量百分比，该预定的重量百分比介于0.1至40重量百分比之间，此重量百分比是以水的重量为100％计算；该纳米碳管与二氧化硅均匀混合于该水中，而形成一含有纳米碳管的添加剂，该电解液添加剂可经过稀释后添加至铅酸电池的电解液中。2.如权利要求1所述的含有纳米碳管的电解液添加剂，其中，该电解液添加剂在添加至该铅酸电池中时，还添加有预定浓度的硫酸作为添加材料而形成该铅酸电池的电解液。3.如权利要求1所述的含有纳米碳管的电解液添加剂，其中，该纳米碳管选自单壁碳管、双壁碳管、多壁碳管或其混合物之一。4.如权利要求3所述的含有纳米碳管的电解液添加剂，其中，该多壁碳管外径为2至100纳米，长度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：沈贤，杨志申，陈思彻，
申请(专利权)人：明鑫科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]